淬硬性、淬透性的概念及影响因素(精)

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库

金属材料与热处理课程

淬硬性、淬透性概念及影

响因素

主讲教师：***

西安航空职业技术学院

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库

淬硬性、淬透性概念及影响因素

一、淬硬性

淬硬性表示钢淬火时的硬化能力，是指钢在淬成马氏体时所能够达到的最高硬度，它主要取决于钢的碳含量，确切地说，取决于淬火加热时奥氏体中的碳含量，与合金元素关系不大。奥氏体中固溶的碳含量越高，淬火后马氏体的硬度也越高，如图1所示。

图1 钢的淬火硬度与碳含量的关系

二、淬透性

1．淬硬层与淬透性

由于淬火冷却速度很快，所以工件表面与心部的冷却速度不同，表层最快，中心最慢（见图2a）。如果钢的淬火临界冷却速度vc较小，工件截面上各点的冷速都大于淬火临界冷却速度，

未淬硬区 淬硬层 工件从表层到心部就都能获得马氏体，称之为“淬透”。如果钢的淬火临界冷却速度较大，工件表层冷速大于淬火临界冷却速度，而从表层下某处开始冷速低于淬火临界冷却速度，则表层获得马氏体，心部不能得到全马氏体或根本得不到马氏体，此

V表面 Vc 时间 a

A1 温度 v中心 Ms vc 图2 零件截面上各处的冷却速度

与未淬透区示意图

时工件的硬度便较低，称之为“未淬透”。通常，我们将未淬透的工件上具有高硬度马氏体组织的这一层称为“淬硬层”（图2b）。可见，在工件尺寸和淬

金属材料与热处理课程

冷却速度 表面 中心 表面

b

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库

火规范一定时，因钢种不同，淬火临界冷却速度不同，就会得到不同的结果，有的淬硬层深，有的淬硬层浅，有的能淬透，有的不能淬透。

所谓钢的淬透性，就是指钢在淬火时获得马氏体的难易程度，是钢本身的固有属性，它取决于钢的淬火临界冷却速度的大小，也就是钢的过冷奥氏体的稳定性，而与冷却速度、工件尺寸大小等外部因素无关。通常可以用标准试样在一定的条件下淬火能够淬硬的深度或能够全部淬透的最大直径来表示。

应当指出，钢的淬透性与工件的淬透深度之间虽有密切关系，但不能混为同一个概念。例如有两个尺寸不同的工件，分别选用不同的

表面

中心 a

表面

表面 中心 b

表面

HRC

 b  0.2 AK

HRC

 b  0.2 AK

图3 淬透性不同的钢淬火、 高温回火处理后的力学性能 a 淬透性高 b 淬透性低

钢种来制造，在淬火后可能出现这样的情况：尺寸小的工件，虽然选用的是淬透性低的钢，但却淬硬层较深或完全淬透；而尺寸大的工件，即使选用的是淬透性高的钢，但却淬硬层较浅。可见工件的淬透深度除取决于钢的淬透性外，还与工件尺寸、所采用的冷却介质等外部因素有关。

二、影响淬透性因素

1. 淬透性的意义及影响因素 （1）淬透性的实际意义

将淬透性不同的两种钢材制成相同直径的轴，经淬火与高温回火（即调质处理）后比较它们的力学性能。由图3可见，淬透性高的钢，整个截面被淬透，高温回火后都是回火索氏体组织，故沿截面的力学性能分布均匀；而淬透性低的钢，心部未淬透，高温回火后仍保留片状索氏体，因此力学性能低，特别是冲击韧性更低。可见，工件的淬透层越薄，调质处理的效果越差。

从工件的工作条件考虑，并非所有工件都要求淬透。如承受拉、压的

金属材料与热处理课程

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库

重要工件，由于内外层均匀受力，要求工件淬透；而承受弯曲和扭转的轴类零件，轴的外缘承受最大应力，轴心部分应力很小，淬透层深度为半径的1/2～1/3就可以了。

（2）影响淬透性的因素

钢的淬透性实际上是受珠光体或贝氏体转变的孕育期所控制，凡抑制珠光体或贝氏体等过冷奥氏体分解产物的诸因素均可提高钢的淬透性，其影响规律概述如下：

1）合金元素的影响 除钴以外大多数合金元素溶入奥氏体后均使过冷奥氏体等温转变曲线右移，从而提高钢的淬透性。

2）奥氏体化温度的影响 提高奥氏体化温度将使晶粒长大，奥氏体成分更加均匀，从而抑制珠光体或贝氏体的形核，降低了淬火临界冷却速度，可适当提高淬透性。

3）未溶第二相的影响 钢中未溶入奥氏体的碳化物、氮化物及其他非金属夹杂物，由于促进珠光体、贝氏体等相变的形核，从而使淬透性下降。

4）钢原始组织的影响 钢的原始组织中，由于珠光体的类型（片状或粒状）及弥散度的不同，在奥氏体化时将会影响到奥氏体的均匀性，从而影响钢的淬透性。碳化物越细小，溶入奥氏体越迅速，越有利于提高钢的淬透性。

金属材料与热处理课程